日研究人員成功利用腦電波控制假肢
大阪大學(xué)教授吉峰俊樹(shù)率領(lǐng)的研究小組在3日的美國(guó)《神經(jīng)學(xué)》(neurology)雜志網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表論文說(shuō),他們利用安裝在運(yùn)動(dòng)麻痹患者腦部表面的電極,成功讀取患者希望動(dòng)手或胳膊時(shí)的腦電波,推測(cè)出患者的意圖,使作為假肢的機(jī)器人(23.680,-0.08,-0.34%)動(dòng)了起來(lái)。這是世界首次取得此類成果,有望促進(jìn)開(kāi)發(fā)出幫助肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)患者運(yùn)動(dòng)和表達(dá)意思的裝置。
研究小組在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲得12名在腦部表面安裝有約5厘米見(jiàn)方電極的患者的合作。這些患者從13歲至66歲,是為治療難治性癲癇以及交通事故導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)麻痹(motor paralysis)等原因而在腦部安裝電極的。
研究人員利用電腦分析了患者希望動(dòng)手和胳膊時(shí)腦電波的特征,結(jié)果發(fā)現(xiàn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí),位于腦中心部分的中央溝(Central sulcus)內(nèi)的腦電波高頻成分增加,其模式根據(jù)運(yùn)動(dòng)種類而各不相同。
12名患者的運(yùn)動(dòng)麻痹癥狀各不相同,但是讓電腦記住患者有特征的腦電波模式后,能夠以60%至90%的精確度推測(cè)患者的運(yùn)動(dòng)意圖。對(duì)于半身不遂患者,電腦能夠高效解讀高頻率的腦電波,以90%的精確度推測(cè)患者希望做出的動(dòng)作,將分析結(jié)果輸入作為假肢的機(jī)器人時(shí),能夠使機(jī)器人實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)彎曲肘部、抓東西等符合患者意志的動(dòng)作。而胳膊完全無(wú)法運(yùn)動(dòng)的患者,在希望做出握手和拿起物體的輕微動(dòng)作時(shí),電腦也能夠以60%的精度成功推測(cè)出患者意圖。
今后,研究小組準(zhǔn)備擴(kuò)大患者的對(duì)象,以全身肌肉逐漸僵硬的難治之癥肌萎縮性側(cè)索硬化癥(ALS)患者為對(duì)象進(jìn)行臨床研究,爭(zhēng)取早日達(dá)到實(shí)用化。
吉峰俊樹(shù)指出,雖然現(xiàn)在電極是利用導(dǎo)線與體外的電腦相連的,但是今后將開(kāi)發(fā)不需要導(dǎo)線的完全植入型電極,從而提高患者的生活質(zhì)量。